西门子PLC基础教程

第一章西门子PLC简单概述第二章PLC系统特性及硬件介绍第三章使用STEP7创建一个工程第四章西门子编程语言学习第五章西门子的程序设计第六章利用WinCCflexible软件创建工程系统西门子PLC培训教程第1章PLC概述§1.1PLC的产生§1.2PLC的定义和分类§1.3PLC的功能和特点§1.4PLC的结构与工作过程传统的生产机械自动控制装置→继电器控制系统优点→结构简单、价格低廉、容易操作。缺点→体积庞大、生产周期长、接线复杂、故障率高、可靠性及灵活性差。应用→比较适用于工作模式固定，控制逻辑简单等工业应用场合。§1.1PLC的产生用户迫切需要一种先进的自动控制装置继电器控制系统先进自动控制系统可编程序逻辑控制器的产生美国数字设备公司（DEC）根据这一设想，于1969年研制成功了第一台可编程序控制器。由于当时主要用于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为可编程序逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）。§1.2PLC的定义和分类PLC的定义经历：可编程逻辑控制器（PLC）→可编程控制器（PC）通用叫法：可编程序控制器（ProgrammableController，PC），是一台专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但由于PC容易和个人计算机（PersonalComputer）混淆，所以人们还沿用PLC作为可编程控制器的英文缩写。国际电工委员会（IEC）对可编程控制器的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。”PLC的分类一体化紧凑型PLC：电源、CPU中央处理系统、I/O接口都集成在一个机壳内。如西门子S7-200系列。CPU（基本单元）+扩展模块标准模块式结构化PLC：各种模块相互独立，并安装在固定的机架（导轨）上，构成一个完整的PLC应用系统。如：西门子S7-300、S7-400系列。PS(电源模块)CPUIM(接口模块)SM:DISM:DOSM:AISM:AOCP:-点-到-点-PROFIBUS-工业以太网§1.3PLC的功能和特点PLC的功能控制功能逻辑控制定时控制计数控制顺序控制PLC的功能数据采集、存储与处理功能数学运算功能数据处理模拟数据处理PLC的功能输入/输出接口调理功能具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节。PLC的功能通信、联网功能PROFIBUSDPPROFIBUSPA(Ex)PROFIBUSPAPLC的功能人机界面功能PLC的功能编程、调试等使用复杂程度不同的手持、便携和桌面式编程器、工作站和操作屏，进行编程、调试、监视、试验和记录，并通过打印机打印出程序文件。MPIcable有MPI接口的PG或PCPLC的特点高可靠性丰富的I/O接口模块采用模块化结构运行速度快功能完善编程简单，易于使用系统设计、安装、调试方便维修方便，维修工作量小总价格低§1.4PLC的结构和工作过程PLC的基本结构BUS中央处理单元（CPU）系统程序存储器RAM输入单元输出单元I/O扩展接口设备通讯接口电源适配器PLC按钮继电器触点传感器接触器电磁阀指示灯-+I/O扩展单元交流电源编程器计算机其他设备电源ON内部处理输入处理（输入传送、远程I/O）通信服务（外设、CPU、总线服务）更新时钟、特殊寄存器CPU运行方式？执行程序处理程序STOP执行自诊断PLC正常？YN存放自诊断错误结果致命错误？YCPU强制为STOPNRUNPLC的工作过程扫描过程扫描过程出错处理上电处理PLC的扫描过程信号输入端子输入映像寄存器I0.0Q4.1Q4.1Q4.2I0.1M10.0I0.1Q4.2M10.0输出映像寄存器输出锁存器输出端子驱动输入刷新输出刷新程序执行扫描周期输入刷新阶段输出刷新阶段PLC的中断处理过程响应问题：一般微机系统的CPU，在每一条指令执行结束时都要查询有无中断申请。而PLC对中断的响应则是在相关的程序块结束后查询有无中断申请，或者在执行用户程序时查询有无中断申请，如有中断申请，则转入执行中断服务程序。如果用户程序以块式结构组成，则在每块结束或执行块调用时处理中断。第二章西门子PLC系统特性及硬件介绍第2章S7-300系统特性及硬件介绍§2.1SIMATICS7-300系统结构§2.2S7-300CPU模块§2.3信号模块（SM）§2.4电源模块（PS）§2.5接口模块（IM）§2.6其他模块（IM）§2.7SIMATICS7-300的硬件组态§2.1.1中央处理单元(CPU)§2.1.2电源单元(PS)§2.1.3信号模板(SM)§2.1.4接口模板(IM)§2.1.5功能模板(FM)§2.1.6通讯模板(CP)§2.1.7特殊模板(SM374仿真器)§2.1S7-300系统组成导轨PS电源模块CPUIM接口模块SM:DISM:DOSM:AISM:AOFM:-计数-定位-闭环控制CP:-点-到-点-PROFIBUS-工业以太网系统背版总线导轨（机架）S7-300模块电源模块（选项）后备电池（CPU313以上）24VDC连接器CPU工作模式选择开关CPU模块CPU状态及故障指示灯MMC存储卡（CPU313以上）MPI多点接口信号模块的前连接器前门信号模块典型系统结构S7-300系统结构§2.2S7-300CPU模块§2.2.1S7-300CPU模块的分类§2.2.2S7-300CPU模块操作§2.2.1S7-300CPU模块的分类紧凑型CPU（6种）标准型CPU（5种）革新型CPU（5种）户外型CPU（3种）故障安全型CPU（3种）特种型CPU（2种）1.紧凑型CPU(1/2)CPU312C：带有集成的数字量输入和输出，并具有与过程相关的功能，比较适用于具有较高要求的小型应用。CPU运行时需要微存储卡（MMC）。CPU313C：带有集成的数字量和模拟量的输入和输出，并具有与过程相关的功能，能够满足对处理能力和响应时间要求较高的场合。CPU运行时需要微存储卡（MMC）。CPU313C-2PtP：带有集成的数字量输入和输出及一个RS422/485串口，并具有与过程相关的功能，能够满足处理量大、响应时间高的场合。CPU运行时需要微存储卡（MMC）。1.紧凑型CPU(2/2)CPU313C-2DP：带有集成的数字量输入和输出，以及PROFIBUSDP主/从接口，并具有与过程相关的功能，可以完成具有特殊功能的任务，可以连接标准I/O设备。CPU运行时需要微存储卡MMC。CPU314C-2PtP：带有集成的数字量和模拟量I/O及一个RS422/485串口，并具有与过程相关的功能，能够满足对处理能力和响应时间要求较高的场合。CPU运行时需要微存储卡MMC。CPU314C-2DP：带有集成的数字量和模拟量的输入和输出，以及PROFIBUSDP主/从接口，并具有与过程相关的功能，可以完成具有特殊功能的任务，可以连接单独的I/O设备。CPU运行时需要微存储卡MMC。2.标准型CPUCPU313：具有扩展程序存储区的低成本的CPU，比较适用于需要高速处理的小型设备。CPU314：可以进行高速处理以及中等规模的I/O配置，用于安装中等规模的程序以及中等指令执行速度的程序。CPU315：具有中到大容量程序存储器，比较适用于大规模的I/O配置。CPU315-2DP：具有中到大容量程序存储器和PROFIBUSDP主/接口，比较适用于大规模的I/O配置或建立分布式I/O系统。CPU316-2DP：具有大容量程序存储器和PROFIBUSDP主/从接，可进行大规模的I/O配置，比较适用于具有分布式或集中式I/O配置的工厂应用。3.革新型CPU(1/2)CPU312（新型）：是一款全集成自动化（TIA）的CPU，比较适用于对处理速度中等要求的小规模应用。CPU运行时需要微存储卡MMC。CPU314（新型）：对二进制和浮点数运算具有较高的处理性能，比较适用于对程序量中等要求的应用。CPU运行时需要微存储卡MMC。CPU315-2DP（新型）：具有中、大规模的程序存储容量和数据结构，如果需要可以使用SIMATIC功能工具；对二进制和浮点数运算具有较高的处理性能；具有PROFIBUSDP主/从接口。可用于大规模的I/O配置或建立分布式I/O结构。CPU运行时需要微存储卡MMC。3.革新型CPU(2/2)CPU317-2DP：具有大容量程序存储器，可用于要求很高的应用；能够满足系列化机床、特殊机床以及车间应用的多任务自动化系统；与集中式I/O和分布式I/O一起，可用作生产线上的中央控制器；对二进制和浮点数运算具有较高的处理能力；具有PROFIBUSDP主/从接口，可用于大规模的I/O配置，可用于建立分布式I/O结构；可选用SIMATIC工程工具，能够在基于组件的自动化中实现分布式智能系统。CPU运行时需要微存储卡MMC。CPU318-2DP：具有大容量程序存储器和PROFIBUSDP主/从接口，可进行大规模的I/O配置，比较适用于分布式I/O结构。4.户外型CPUCPU312IFM：具有紧凑式结构的户外型产品。内部带有集成的数字量I/O，具有特殊功能和特殊功能的特殊输入。比较适用于恶劣环境下的小系统。CPU314IFM：具有紧凑式结构的户外型产品。内部带有集成的数字量I/O，并具有扩展的特殊功能，具有特殊功能和特殊功能的特殊输入。比较适用于恶劣环境下且对响应时间和特殊功能有较高要求的系统。CPU314（户外型）：具有高速处理时间和中等规模I/O配置的CPU。比较适用于恶劣环境下，要求中等规模的程序量和中等规模的指令执行时间的系统。5.故障安全型CPU(1/3)CPU315F：基于SIMATICCPUS7-300C，集成有PROFIBUSDP主/从接口，可以组态为一个故障安全型系统，满足安全运行的需要。使用带有PROFIBUS协议的PROFIBUSDP可实现与安全相关的通讯；CPU运行时需要微存储卡MMC。5.故障安全型CPU(2/3)CPU315F-2DP：基于SIMATICCPU315-2DP，集成有一个MPI接口、一个DP/MPI接口，可以组态为一个故障安全型自动化系统，满足安全运行的需要。使用带有PROFIsafe协议的PROFIBUSDP可实现与安全无关的通讯；标准模块的集中式和分布式使用，可满足与故障安全无关的应用。CPU运行时需要微存储卡MMC。5.故障安全型CPU(3/3)CPU317F-2DP：具有大容量程序存储器、一个PROFIBUSDP主/从接口、一个DP主/从MPI接口，两个接口可用于集成故障安全模块，可以组态为一个故障安全型自动化系统，可满足安全运行的需要。可以与故障安全型ET200MI/O模块进行集中式和分布式连接；与故障安全型ET200SPROFIsafeI/O模块可进行分布式连接；标准模块的集中式和分布式使用，可满足与故障安全无关的应用。CPU运行时需要微存储卡MMC。6.特种型CPU(1/2)CPU317T-2DP：除具有CPU317-2DP的全部功能外，增加了智能技术/运动控制功能，能够满足系列化机床、特殊机床以及车间应用的多任务自动化系统，特别适用于同步运动序列（如与虚拟/实际主设备的耦合、减速器同步、凸轮盘或印刷点修正等）；增加了本机I/O，可实现快速技术功能（如凸轮切换、参考点探测等）；增加了PROFBUSDP（DRIVE）接口，可用来实现驱动部件的等时连接。与集中式I/O和分布式I/O一起，可用作生产线上的中央控制器；在PROFIBUSDP上，可实现基于组件的自动化分布式智能系统。6.特种型CPU(2/2)CPU317-2PN/DP：具有大容量程序存储器，可用于要求很高的应用；能够在PROFInet上实